JP3667260B2 - 反射防止膜および該反射防止膜を備えた光学系、ならびに該光学系を用いた露光装置やデバイス製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は反射防止膜、特に近紫外光や可視光などに有効な反射防止膜に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の近紫外光用反射防止膜は、高屈折率層とフッ化物より成る低屈折率層を備えており、例えば本出願人の特開昭61−77002号公報に開示されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
前記公報の反射防止膜は優れた反射防止特性を備えているが、波長300〜400nmの近紫外光に対して設計されてはいないので、波長300〜400nmの近紫外光に対しては無視できない吸収が生じる可能性がある。
【0004】
そこで、本発明の主たる目的は吸収が小さく且つ優れた反射防止特性を有した反射防止膜を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、波長300nm〜400nmの近紫外光に対して使用される反射防止膜において、6層本発明の6層構造を有し、該6層は空気側から順に第1、第3層がSiO2からなる低屈折率層、第2、第4、第6層がTa2O5からなる高屈折率層、第5層がAl2O3からなる低屈折率層であることを特徴とするものである。
【0006】
ここで、前記Al2O3からなる第5層の屈折率NMは、1.59≦NM≦1.65を満たすことが好ましい。
また前記Al2O3をからなる第5層の光学的膜厚(屈折率×幾何学的膜厚)D5は20≦D5≦42を満たすことを特徴とする請求項1記載の反射防止膜。
【0007】
また、前記第1乃至第4層及び第6層の光学的膜厚(屈折率×幾何学的膜厚)を各々、D1,D2,D3,D4,D6とするとき、
80≦D1≦128
52≦D2≦88
11≦D3≦20
112≦D4≦172
22≦D6≦38
を満たすことが好ましい。
【0008】
本発明の前記いくつかの反射防止膜は、レンズ等の光学系の光通過面(屈折面)上に形成されて前記効果を発する。従って、本発明の反射防止膜を備える光学系はレンズで反射光が生じない、優れた光学系である。
【0009】
従って、この光学系により原板のパターンを基板上に結像する露光装置、この光学系により原板を原板のパターンを照明することにより前記原板のパターンを基板上に投影することを特徴とする露光装置、またはこの光学系により原板を照明し且つ前記原板のパターンを基板上に結像することを特徴とする露光装置とすることにより、高い解像力をもつ露光装置を提供でき、また、これらの露光装置を用いて原板のデバイスパターンを基板上に転写する工程を有することを特徴とするデバイス製造方法とすることにより、高い集積度のデバイスを提供できる。
【0010】
【発明の実施の形態】
図1は反射防止膜が設けられた光学系を示す概略図であり、L1,L2はレンズである。同図において、レンズL1,L2の光入出射面に反射防止膜が形成されている。この反射防止効果によりフレア光などの有害光の発生を抑制している。
【0011】
以下に反射防止膜のいくつかの具体的な実施例を説明する。
【0012】
<本発明と関連する反射防止膜の実施例>
図2は本発明と関連する反射防止膜の構成図である。空気側から基板側にかけて順に第1、第3層がSiO2を含む低屈折率層、第2、第4層目がTa2O5を含む高屈折率層となっている。
【0013】
この反射防止膜は、365nmの光に対する前記低屈折率層と前記高屈折率層の屈折率を各々NL,NHとするとき、
1.42 ≦NL ≦1.50
2.10 ≦NH ≦2.40
を満たすように設計されている。
【0014】
さらに、前記第1層から第4層までの光学的膜厚(屈折率×幾何学的膜厚)を各々D1,D2,D3,D4とするとき、
74≦D1≦112
85≦D2≦128
15≦D3≦31
27≦D4≦47
を満たすように設計されている。
【0015】
本実施例の反射防止膜では、高屈折率層にTa2O5を、低屈折率層にSiO2を用いることによって、吸収を抑制し且つ基板との良好な密着性を得ている。また4層構造であるので、製造が容易で高い反射防止効果を得ることができる。
【0016】
さて、表1はBK7ガラス基板上にスパッタ法を用いて、中心波長365nmの近紫外光に対する反射防止膜を形成した設計例であり、表中の値は365nmの光に対する屈折率である。そして図4はこの設計例に従って作成した反射防止膜の特性図を示す。
【0017】
また、表2は別の設計例を示し、F2ガラス基板上に真空蒸着法を用いて、中心波長365nmの近紫外光に対する反射防止膜を形成した例であり、表中の値は365nmに対する屈折率である。図5はこの設計例に従って作成した反射防止膜の特性図である。
【0018】
<実施例1>
図3は反射防止膜の実施例を示す構成図である。本実施例の反射防止膜は、空気側から基板側にかけて順に、第1、第3層がSiO2を含む低屈折率層、第2、第4、第6層がTa2O5を含む高屈折率層、そして第5層がAl2O3を含む層となっている。
【0019】
また本実施例の反射防止膜は、波長365nmの光に対する前記低屈折率層と前記高屈折率層の屈折率を各々NL、NH、前記第5層(Al2O3含有)の屈折率をNMとするとき、
1.42≦NL≦1.50 ・・・(1)
2.10≦NH≦2.40 ・・・(2)
1.59≦NM≦1.65 ・・・(3)
を満たすように設計されている。
【0020】
さらに、前記第1〜第6層の光学的膜厚(屈折率×幾何学的膜厚)を各々、D1、D2、D3、D4、D5、D6とするとき、
80≦D1≦128 ・・・(4)
52≦D2≦88 ・・・(5)
11≦D3≦20 ・・・(6)
112≦D4≦172 ・・・(7)
20≦D5≦42 ・・・(8)
22≦D6≦38 ・・・(9)
を満たすように設計されている。
【0021】
本実施例の反射防止膜は高屈折率層にTa2O5、低屈折率層にSiO2を用いることにより吸収を小さくしている。また、これらの材料は基板との密着にも優れている。また6層構造を有しているため、吸収を小さくしつつ良好な反射防止効果を得ることができる。
【0022】
特に、D1,D2,D3,D4,D5,D6が上記の条件を満たすことによって、波長300nm〜400nmの近紫外光に対しては0.1%オーダーの極めて低い反射率、そして波長550nm〜650nmの可視光に対してもコンマ数%オーダーの低い反射率を実現している。
【0023】
また第5層にAl2O3を用いることにより、基板を構成する金属元素と大気中の水分との化学反応により生じるくもりを効果的に防止することができる。反射防止膜はその膜構成と基板との組み合わせによっては、長期間大気中に放置すると膜にくもりが発生するものがある。このくもりは高湿度下の基板に発生しやすく、いったん発生すると可視光域のみならず近紫外光域においても光の透過率の減少を招き、本来、透過率の向上を目的とする反射防止膜の機能が損失してしまう。第5層目のAl2O3膜はこれを防止するために設けている。
【0024】
Al2O3膜は少なくとも1層あれば良く、またスパッタ等の成膜行程においては、Al2O3膜の成膜速度がTa2O5膜やSiO2膜と比較して遅いため、また反射防止膜中においてTa2O5膜よりSiO2膜と置換した方が反射防止特性を得やすいことなどから、第5層目の1層のみをAl2O3膜として、生産性と反射防止性能を向上させている。
【0025】
また前記条件(4)〜(9)を満たすよう設計することにより近紫外光及び可視光の双方に対して反射防止効果を得、さらに近紫外光領域での反射防止帯域を広げることが可能である。
【0026】
次に本実施例の反射防止膜の具体的な設計例を下記の表3乃至表6に示す。
【0027】
表3はBK7ガラス基板上にスパッタ法を用いて中心波長365nmの近紫外光に対する反射防止膜を形成した設計例であり、表中の値は365nmの光に対する屈折率である。図6はこの設計例における反射特性を示すグラフ図である。
【0028】
表4はBK7ガラス基板上にスパッタ法を用いて中心波長365nmの近紫外光と波長550〜650nmの可視光に対する反射防止膜を形成した設計例であり、表中の値は365nmの光に対する屈折率である。図7は、この設計例における反射特性を示すグラフ図である。
【0029】
表5はF8ガラス基板上にスパッタ法を用いて中心波長365nmの近紫外光に対する反射防止膜を形成した設計例であり、表中の値は365nmの光に対する屈折率である。図8はこの設計例における反射特性を示すグラフ図である。
【0030】
表6はF8ガラス基板上にスパッタ法を用いて中心波長365nmの近紫外光と波長550〜650nmの可視光に対する反射防止膜を形成した設計例であり、表中の値は365nmの光に対する屈折率である。図9は、この設計例における反射特性を示す図である。
【0031】
表3〜表6の各設計例の反射防止膜は、図6〜図9の各グラフ図に示されるよう良好な反射防止効果を持つ。また、材料としてSiO2、Ta2O5、Al2O3を用いており、しかも6層構造であるため吸収が小さい。また、これらの材料は基板との密着性も良好である。
【0032】
ところで、上述のTa2O5膜、Al2O3膜、SiO2膜を成膜する方法としては、真空蒸着法、スパッタ法などが挙げられるが、いずれの成膜方法においても成膜時に若干の不純物が混入してしまう。例えばスパッタ法では窒素、アルゴン、鉄、ニッケル等が混入し、真に純粋な意味でのTa2O5膜、Al2O3膜、SiO2膜を得ることは難しく、それらを含んだ膜となっている。つまり前記反射防止膜の各層は主としてTa2O5、Al2O3、SiO2により形成されるが、成膜の過程でNやAr等を含んでしまった層も適用される。しかしながら、それらの混入量は通常微量であり、これが原因で光学的吸収が発生することはなく、反射防効果を損失することもほとんどない。
【0033】
【表1】
【0034】
【表2】
【0035】
【表3】
【0036】
【表4】
【0037】
【表5】
【0038】
【表6】
【0039】
<露光装置の実施例>
図10に上記説明した反射防止膜を備える光学系を搭載した、デバイス製造用投影露光装置を示す。
【0040】
図10において、10は光軸、20はエキシマレーザー、30は開口絞り30Aを備える照明光学系、40はレチクルMを載置するステージ、50は開口絞り50Aを備える投影光学系、60はウエハWを載置するステージを示す。レーザー20からの近紫外光レーザー光が照明光学系30を介してレチクルMに照射せしめられ、投影光学系50によりレチクルMのデバイスパターンの像がウエハW上に投影される。
【0041】
本実施例の投影露光装置は、照明光学系30のレンズと投影光学系50のレンズの双方に本発明の反射防止膜が形成されており、反射防止膜の効果により近紫外光レーザー光のレンズの屈折面での反射を防止し、フレア光の発生を防止している。
【0042】
投影露光装置の他の実施例としては、照明光学系30のレンズと投影光学系50のレンズの一方のみに本発明の反射防止膜を形成する例がある。
【0043】
また本発明の反射防止膜の内、近紫外光と可視光の双方に対して反射防止効果のあるものを投影光学系50のレンズに使用する場合、不図示の位置合わせ光学系により投影光学系50を介してウエハW上のマークを可視光で検出する際にフレア光の発生を防止でき、正しいマーク検出が可能になる。
【0044】
<デバイス製造方法の実施例>
次に上記図10の投影露光装置を利用したデバイスの製造方法の実施例を説明する。
【0045】
図11は半導体装置(ICやLSI等の半導体チップ、液晶パネルやCCD)の製造フロ−を示す。ステップ1(回路設計)では半導体装置の回路設計を行なう。ステップ2(マスク製作)では設計した回路パタ−ンを形成したマスク(レチクル304)を製作する。一方、ステップ3(ウエハ製造)ではシリコン等の材料を用いてウエハ(ウエハ306)を製造する。ステップ4(ウエハプロセス)は前工程と呼ばれ、上記用意したマスクとウエハとを用いて、リソグラフィ−技術によってウエハ上に実際の回路を形成する。次のステップ5(組み立て)は後工程と呼ばれ、ステップ4よって作成されたウエハを用いてチップ化する工程であり、アッセンブリ工程(ダイシング、ボンディング)、パッケ−ジング工程(チップ封入)等の工程を含む。ステップ6(検査)ではステップ5で作成された半導体装置の動作確認テスト、耐久性テスト等の検査を行なう。こうした工程を経て半導体装置が完成し、これが出荷(ステップ7)される。
【0046】
図12は上記ウエハプロセスの詳細なフロ−を示す。ステップ11(酸化)ではウエハ(ウエハ306)の表面を酸化させる。ステップ12(CVD)ではウエハの表面に絶縁膜を形成する。ステップ13(電極形成)ではウエハ上に電極を蒸着によって形成する。ステップ14(イオン打ち込み)ではウエハにイオンを打ち込む。ステップ15(レジスト処理)ではウエハにレジスト(感材)を塗布する。ステップ16(露光)では上記投影露光装置によってマスク(レチクル304)の回路パタ−ンの像でウエハを露光する。ステップ17(現像)では露光したウエハを現像する。ステップ18(エッチング)では現像したレジスト以外の部分を削り取る。ステップ19(レジスト剥離)ではエッチングが済んで不要となったレジストを取り除く。これらステップを繰り返し行なうことによりウエハ上に回路パタ−ンが形成される。
【0047】
本実施例の製造方法を用いれば、従来は難しかった高集積度のデバイスを製造することが可能になる。
【0048】
【発明の効果】
本発明の実施例によれば、6層構造とし、前記空気側から順に第1、第3層が前記低屈折率層、前記空気側から順に第2、第4、第6層が前記高屈折率層より成り、第5層がAl2O3を含むよう構成することにより、吸収を抑えつつより良好な反射防止効果を得ることができ、第5層のAl2O3によって、基板を構成する金属元素と大気中の水分との化学反応により生じるくもりを防止している。
【0049】
また本発明の実施例によれば、更に、前記第1乃至第6層の光学的膜厚(屈折率×幾何学的膜厚)を各々、D1、D2、D3、D4、D5、D6とするとき、
80≦D1≦128
52≦D2≦88
11≦D3≦20
112≦D4≦172
20≦D5≦42
22≦D6≦38
を満たすよう構成することにより、波長300〜400nmの近近紫外光と波長550〜650nmの可視光の双方に対して極めて良好な反射防止効果を得ることができ、特に近紫外域で広い反射防止帯域が得られる。
【0050】
また、本発明の実施例によれば、上記反射防止膜を備えた優れた光学系を提供することができ、この光学系を用いれば良好な露光転写が可能な露光装置やデバイス製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】反射防止膜を備えた光学系の構成図である。
【図2】本発明と関連する反射防止膜の実施例の構成を示す図である。
【図3】第1実施例の反射防止膜の構成を示す図である。
【図4】ある設計例の本発明と関連する反射防止膜の反射特性を示すグラフ図である。
【図5】別の設計例の本発明と関連する反射防止膜の反射特性を示すグラフ図である。
【図6】ある設計例の反射防止膜の反射特性を示すグラフ図である。
【図7】別の設計例の反射防止膜の反射特性を示すグラフ図である。
【図8】別の設計例の反射防止膜の反射特性を示すグラフ図である。
【図9】別の設計例の反射防止膜の反射特性を示すグラフ図である。
【図10】反射防止膜を備える光学系を有する投影露光装置を示す図である。
【図11】デバイスの製造フローを示す図である。
【図12】図11のウエハプロセスを示す図である。
【符号の説明】
L1、L2 レンズ
30 照明光学系
50 投影光学系
Claims (5)
- 波長300nm〜400nmの近紫外光に対して使用される反射防止膜において、6層構造を有し、該6層は空気側から順に第1、第3層がSiO2からなる低屈折率層、第2、第4、第6層がTa2O5からなる高屈折率層、第5層がAl2O3からなる低屈折率層であることを特徴とする反射防止膜。
- 前記Al2O3をからなる第5層の屈折率NMは、1.59≦NM≦1.65を満たすことを特徴とする請求項1記載の反射防止膜。
- 前記Al2O3をからなる第5層の光学的膜厚(屈折率×幾何学的膜厚)D5は20≦D5≦42を満たすことを特徴とする請求項1記載の反射防止膜。
- 前記第1乃至第4層及び第6層の光学的膜厚(屈折率×幾何学的膜厚)を各々、D1、D2、D3、D4、D6とするとき、
80≦D1≦128
52≦D2≦88
11≦D3≦20
112≦D4≦172
22≦D6≦38
を満たすことを特徴とする請求項3記載の反射防止膜。 - 前記請求項1乃至4のいずれか1項に記載の反射防止膜の、第1乃至第6層をスパッタ法により成膜することを特徴とする反射防止膜の製造方法。
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